See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/275086099 A study to improve the regulatory standards for designated offensive odor substances at the site boundary Article in Korean Journal of Odor Research and Engineering · June 2013 DOI: 10.11161/jkosore.2013.12.2.69 CITATIONS READS 0 79 2 authors, including: Jinseok Han Anyang University 98 PUBLICATIONS 919 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Identification and apportionment of PM2.5 View project Asian Brown Cloud project View project All content following this page was uploaded by Jinseok Han on 15 June 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. J. Korean Soc. Odor Res. Eng. Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12, No.2: 69-81, June 2013 ISSN 1598-6616(Print) ISSN 2287-6731(Online) http://dx.doi.org/10.11161/jkosore.2013.12.2.69 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 한진석 ․ 박상진 * 1) 국립환경과학원, 1)우송대학교 철도건설환경공학과 (2013년 06월 03일 접수, 2013년 06월 22일 수정, 2013년 06월 26일 채택) Jin-Seok Han* ‧ Sang-Jin Park 1) National Institute of Environmental Research Department of Railroad Civil and Environmental Engineering, Woosong University 1) (Received 03 June 2013, revised 22 June 2013, accepted 26 June 2013) Abstract * Corresponding author E-mail: [email protected], Tel: 82-32-560-8300, Fax: 82-32-563-7085 Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013 한진석 ․ 박상진 국문요약 본 연구에서는 12종 지정악취물질에 대하여 악취강도와 개별 물질별 농도, 희석배수간의 상관관 계 특성을 살펴보고, 배출허용기준으로 설정된 물질농도의 적정성을 종합적으로 검토하여 악취 강도와 희석배수, 물질농도간 특성을 기반으로 새로운 희석배수와 물질농도의 기준치를 제시하 고자 하였다. 악취강도의 변화를 위해서 기하급수적인 물질농도의 변화가 필요한 것으로 나타났 으며, 악취강도 증가에 따라 희석배수도 기하급수적으로 증가하는 특성이 있는 것으로 나타났다. 그리고 물질농도 변화에 따른 희석배수의 증가는 비교적 선형적인 관계를 갖는 것으로 나타났 다. 상관관계식을 이용하여 악취강도의 기본 기준치인 2.5와 3.0에 해당하는 희석배수 값을 산출 하여 제시하였으며, 악취강도의 기본 기준치에 해당하는 물질농도를 산출한 결과, 현행 물질농도 기준과는 일부 상이하게 나타났다. 따라서 본 연구의 적정성 검토 결과와 기준 악취강도로 계산 된 물질농도 등을 고려하여 새로운 물질농도 기준을 제안하였다. 현행 기준치에 비하여 암모니 아가 15 ppm 과 28 ppm으로 약 15배 높은 값이 제안되었으며, 디메틸설파이드, 디메틸디설파이 드, 이소발레르알데하이드도 현행에 비해 높은 농도들이 제안되었다. 복합악취의 희석배수를 개 별적인 지정악취물질 희석배수의 평균적인 의미로 간주하여 준공업지역과 공업지역의 기준치는 각각 25, 50 이 적정한 것으로 판단되었다. 악취강도와 희석배수, 물질농도간의 연계성을 고려할 때, 본 연구에서 제안된 물질농도에 대한 기준값이 현행 기준값에 비하여 적정성을 확보하고 있 는 것으로 사료된다. 주제어 : 지정악취물질, 악취강도, 희석배수, 악취배출허용기준, 악취물질농도 MOE, 2005; KSORE, 2005, 2006a). 현행 악취 1. 서 론 방지법에서 개별 악취물질의 농도기준을 적용 국민들의 생활수준 향상에 따라 쾌적한 환 하는 지정악취물질별 규제는 부지경계선에서 경질에 대한 요구가 높아지고 있으며, 생활과 적용되지만 희석배수에 의한 복합악취 규제는 밀접한 체감형 환경오염문제, 특히 악취에 대 부지경계선 뿐만 아니라 배출구에서도 적용된 한 관심과 민원이 증가하고 있다(Seong-Gyu 다(MOE, 2004, 2005). 지자체의 실질적인 악 Seo et al., 2003; Choi et ai., 2005). 환경부에 취지도업무 역시 기기분석에 의한 물질농도 서는 황화합물, 알데하이드류, 암모니아, 아민 규제보다는 공기희석관능법에 의한 희석배수 류, 그리고 휘발성유기화합물질(VOCs)등 22종 규제가 더 실제적으로 활용되고 있다(KSORE, 의 있다(MOE, 2006a). 부지경계선에서 복합악취의 경우 기타 2004). 일반적으로 악취의 세기(강도)를 측정 지역 15, 공업지역 20을 적용하고 있으며, 22 하는 관능시험법은 현장에서 측정하는 직접관 종 지정악취물질에 대해서는 물질농도로 기준 능법과 현장에서 시료를 채취한 후 실험실에 치가 설정되어있다(MOE, 2004). 공기희석법에 서 시료를 단계별로 희석하여 관능시험하는 의한 복합악취의 희석배수기준과 지정악취물 공기희석관능법이 사용되고 있다(ASTM, 1978, 질의 기준물질농도는 직접관능법의 악취강도 2006; JMOE, 1989; MOE, 1998, 2005; Yang, 2.5와 3.0을 근거로 설정된 수치들로 볼 수 있 2002; AQBIDNR. 2005; KSORE, 2005). 직접 다(KSORE, 2006a). 악취강도와 희석배수, 물 관능법은 주관적인 판단의 개입과 냄새에 대 질농도와의 연계성 및 상관관계를 기반으로 한 순응, 피로 등에 의해서 결과의 객관성에 기준치가 설정되어야 기준치의 적정성과 일관 대한 문제점이 지적되고 있어 많은 나라에서 된 기준의 합리성이 확보될 수 있을 것이다. 지정악취물질을 규제하고 주시험법으로 공기희석관능법을 활용하고 있 는 실정이다(ASTM, 1978; JMOE, 한국냄새환경학회지 제 12권 제 2호 2013년 6월 1989; 복합악취에 대한 악취강도와 물질농도, 그리 고 희석배수간의 실험 자료를 바탕으로 한 상 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 관관계 및 물질농도와 희석배수와의 상관관계 명을 악취판정인으로 선발하였다. 판정인들이 에 대해서 시험결과가 보고된 바 있다(Park et 악취강도에 대한 기준을 표준화하고 정확히 al., 2010, 인식할 수 있도록 공정시험기준에서 규정하고 2012a,b,c, 2013). 부지경계선에서 적용되고 있 있는 강도별로 설정된 뷰탄놀 농도를 이용하 2009a, 2010; Han and Park, 는 물질별 물질농도와 악취강도와의 관계나 여 사전 교육을 실시하였다. 지정악취물질 중 배출허용기준으로 설정된 물질농도 수준의 적 연구대상 항목인 암모니아, 트리메틸아민, 황 정성에 대해서 부분적으로 개별적으로 일부 화물, 알데하이드 등 총 12종의 표준물질 검토된 바 있다(Han and Park, 2012c, 2013). 4 (Rigas, Korea)을 이용하여 악취강도 0 ~ 5도 종의 황화합물과 암모니아, 트리메틸아민, 스 의 범위에 해당하는 농도를 5 - 7 단계로 만들 타일렌과 5종의 알데하이드에 에 대한 검토 어 물질별 농도에 따른 악취강도와 희석배수 결과가 보고된 바 있다(Han and Park, 2012c). 를 산정하였다(Park et al., 2009a, 2010; Han 따라서 본 연구에서는 한국인의 후각을 이용 and Park, 2010). 하여 앞서 검토된 12종 지정악취물질의 측정 한 악취강도와 개별 물질별 농도, 희석배수간 의 상관관계 특성을 살펴보고 배출허용기준으 2.2 악취강도와 물질농도, 희석배수와의 상관관계와 기준의 적정성 검토 로 설정된 물질농도의 적정성을 종합적으로 악취강도와 물질농도 사이에는 대수비례 관 검토하고, 악취강도와 희석배수, 물질농도 간 계가 있는 것으로 알려져 있으며, 웨버-페크너 특성을 기반으로 새로운 희석배수와 물질농도 (Weber-Fechner)법칙인 식(1)로 표현된다. 의 기준치를 제시하고자 하였다. I = Ac ․ log C + B ······························· (1) 2. 연구 방법 식(1)에서 I는 악취강도, C는 물질농도, Ac 2.1 악취강도 및 희석배수, 물질농도 실험 자료의 활용 는 물질 상수, B는 상수로 표현된다. Han and Park(2012c, 2013)의 실험자료 분석 지정악취물질의 악취강도와 개별 물질별 농 에서 악취강도와 물질농도와의 상관관계식이 도, 희석배수간의 상관관계 특성을 살펴보고 식(1)에 의해서 잘 표현됨이 보고된 바 있다. 배출허용기준으로 설정된 물질농도의 적정성 또한 저자의 앞선 연구에서 악취강도와 희석 을 종합적으로 검토하기 위하여 Han and 배수, 물질농도와 희석배수의 관계식이 식(1) Park(2010, 2011, 2012a,b,c, 2013)에 의해서 으로부터 유추되어 식(2)와 (3)으로 제시된 바 보고된 암모니아, 트리메틸아민, 스타일렌과 4 있다(Park et al., 2009a, 2010; Han and Park, 종의 황화물, 5종의 알데하이드 총 12종의 지 2010, 2011, 2012a,b). 정악취물질 농도 수준에 대한 악취강도와 희 악취강도와 희석배수의 상관관계는 식(2)로 석배수의 실험 자료를 이용하였으며, 주요 실 표현되며 Ad 는 물질 상수, D는 희석배수이다. 험방법은 다음과 같다. 악취공정시험방법에서 제시하는 악취판정인 선정절차에 따른 판정인 선정실험(ASTM, 1978)과 악취강도에 대한 절 대지표를 보완하기 위해 개발한 한국의 6단계 악 I = Ad ․ logD + 0.5 ······························· (2) log C = Acd ․ logD + F ·························· (3) 취강도대조군(KOREA Odor Intensity Reference Scale, KOIRS) 실험(KSORE, 2006a; Park and 물질농도와 희석배수와의 관계식은 식(3)과 Han, 2009b; Park et al., 2009c)을 통과한 13 같으며, Acd 는 물질 상수이고 F 는 상수이다. Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013 한진석 ․ 박상진 또한 실험자료를 통하여 이들 식에 의하여 악 수 있다. Table 1에 Han and Park(2013)에 의 취강도와 희석배수, 물질농도와 희석배수간의 한 개별물질별 악취강도와 물질농도의 상관관 관계가 잘 모사되는 것으로 보고된 바 있으며, 계식과 일본의 Nagata(2003)가 제시한 상관관 관계식의 Park(2010, 계식이 제시되어 있다. 상관관계식의 물질별 2011, 2012a,b)의 연구에 제시되어 있다. 식 상수(기울기)값은 물질농도 증가에 대해 관능 (1)-(3)을 기반으로 보고된 상관관계식을 이용 적으로 느끼는 냄새세기를 나타내는 악취강도 하여 현행 배출허용기준으로 설정되어 있는 희 의 석배수와 개별 물질농도가 악취강도 2.5와 3.0 Park(2013)에 의해 제시된 기울기 값과 Nagata 와의 일치 정도와 희석배수와 물질농도간의 상 (2003)의 값은 비슷한 값을 나타내고 물질별 산출방법은 Han and 증가율의 정도를 나타낸다. Han and 호 일치정도를 검토하였다. 또한 개별물질별 크기 경향도 유사한 것으로 나타났으나, 개별 관계식을 이용하여 악취강도 2.5와 3.0을 기준 물질에 따라서는 차이가 있는 것으로 나타났 으로 산출된 희석배수와 물질농도의 검토를 통 다. 이는 개인차가 존재하는 것과 같이 국민의 하여 보다 개선된 배출허용기준을 제시하였다. 음식습성이나 환경의 차이 등으로 인해 물질 에 따라 악취에 대한 민감도 특성이 다름을 3. 결과 및 고찰 알 수 있으며, 일부물질에 대해서는 악취강도 와 물질농도의 상관특성이 상이함을 알 수 있 3.1 지정악취물질농도와 악취강도 상관관계와 민감도 고, 암모니아의 물질별 상수(기울기)값은 1.9352 물질농도와 악취강도의 관계는 식(1)에서와 ,메틸머캅탄 1.8769, 트리메틸아민 1.7231 로 나 같이 악취강도와 물질농도의 log 값이 직선관 타나 물질농도 증가에 대해 관능적으로 느끼 계를 갖게된다. 따라서 물질농도별로 악취강도 는 냄새세기를 나타내는 악취강도의 증가율이 의 실험결과를 이용하여 악취강도와 물질농도 매우 크고, 에 log를 취한 값을 사용하여 관계식을 구할 틸 경우는 상대적인 물질농도 증가에 비하여 다. 기울기 값은 0.775 ~ 1.9352의 분포를 보이 0.8 보다 낮은 값을 갖는 황화메 Table 1. The correlation equations of the odor intensity(I) and the offensive substance concentration(C) Material Hydrogen sulfide Korea(Han and Park, 2013) I = A c log C + B I = 0.8815 log C + 4.0688 Japan(Nagata, 2003) I = A c log C + B C i/C j(= 10 Korea I = 0.950 log C + 4.14 (13.63) t ) Japan t Methyl mercaptane I = 1.8769 log C + 7.2615 I = 1.250 log C + 5.99 (3.41) Dimethyl sulfide I = 0.7755 log C + 3.7398 I = 0.784 log C + 4.06 (19.48)t t (t/Ac) (11.29) t (6.31)t (18.86) t (10.36) t Dimethyl disulfide I = 1.0176 log C + 3.8863 I = 0.985 log C + 4.51 (9.61) Ammonia I = 1.9352 log C + 0.1939 I = 1.670 log C + 2.38 (3.29)t (3.97)t Trimethylamine I = 1.7231 log C + 6.9154 I = 0.901 log C + 4.56 (3.80)t (12.88) t (5.06) t t Styrene I = 1.5588 log C + 3.1382 I = 1.420 log C + 3.10 (4.38) t Acetaldehyde I = 1.6462 log C + 4.2831 I = 1.010 log C + 3.85 (4.05) t (9.77) Butylaldehyde I = 1.2800 log C + 4.3333 I = 0.901 log C + 4.18 (6.04) t (12.88) Propionaldehyde I = 1.4400 log C + 4.308 I = 1.010 log C + 3.86 (4.95) t (9.77) t n-Valeraldehyde I = 1.2600 log C + 5.041 I = 1.360 log C + 5.28 (6.22) t (5.44) t i-Valeraldehyde I = 1.7200 log C + 5.910 I = 1.350 log C + 6.01 (3.81) t (5.50) t A c : material constant, B : constant, t = Ii - Ij 한국냄새환경학회지 제 12권 제 2호 2013년 6월 t 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 관능적으로 느끼는 냄새세기의 증가율이 작음 틸멀캅탄의 경우는 12종의 지정악취물질 중 농 을 시사하고 있다. 도 증가에 따른 악취강도의 증가가 가장 큼을 악취강도 변화에 따른 물질농도 변화를 살 알 수 있다. 펴보기 위하여 식(1)을 이용하여 식(4)와 식(5) 3.2 지정악취물질 배출허용기준농도별 추정 악취강도의 비교 검토 로 나타내었다. 지정악취물질로 규정된 황화합물과 암모니 Ii - Ij = Ac log Ci - Ac log Cj = Ac log (Ci / Cj) ······························· (4) 아, 트리메틸아민 등의 각각의 배출허용기준은 Table 4와 같으며, 희석배수는 준공업지역 15, (Ii - Ij)//Ac Ci / Cj = 10 t//Ac ` = 10 1//Ac t = (10 ) ··· (5) 공업지역 20 이며, 이는 과거 직접관능법에 의 한 악취강도 2.5와 3에 해당하는 물질농도와 식(4)과 식(5)에서 I는 악취강도, Ac는 지정 희석배수 값이 설정된 것이다(KSORE, 2006b). 악취물질의 물질상수(기울기), Ci는 악취강도 배출허용기준으로 설정된 12개의 지정악취물 Ii 일 때의 물질농도이다. 그리고 Ii - Ij = t 이 질에 대하여 악취강도의 관계식에 적용하여 다. 식(5)에서 악취강도 변화에 따른 물질농도 산정한 악취강도 결과는 Table 4에 나타난 바 의 t 와 같다(Han and Park, 2013). 배출허용기준을 (악취강도 변화량) 승으로 나타난다. 식(5)로부 기반으로 계산한 악취강도와 과거 악취강도기 터 악취강도 변화에 따른 물질농도의 변화 정 준 설정 근거치인 준공업지역 2.5, 공업지역 3 도는 Table 1과 Fig. 1에 나타내었다. 악취강 값과는 차이가 있음을 볼 수 있다. 6가지 물질 도의 변화를 위해서 이황화메틸과 황화수소 등 중 암모니아의 경우는 준공업지역 0.19, 공업 물질농도의 기하급수적인 변화가 필요하며, 메 지역 0.78으로 2.5와 3에 비해서 매우 낮은 값 의 변화율은 개별물질별 특성값인 10 1//Ac Table 2. The equations for the odor intensity(I) with the dilution factor(D) Material Correlation equation(Han and Park, 2010) D i/D j* (Ii - I j = t ) I = A d log(D) + 0.5 10 (t/Ad) Hydrogen Sulfide I = 1.074log(D) + 0.5 (9.02)t Methyl Mercaptane I = 1.615log(D) + 0.5 (4.16)t Dimethyl Sulfide I = 1.057log(D) + 0.5 (8.83)t Dimethyl Disulfide I = 1.144log(D) + 0.5 (7.48)t Ammonia I = 2.086log(D) + 0.5 (3.02)t Trimethylamine I = 1.762log(D) + 0.5 (3.69) t styrene I = 1.817log(D) + 0.5 (3.55) t Acetaldehyde I = 1.664log(D) + 0.5 (3.99) t Butyraldehyde I = 1.241log(D) + 0.5 (6.39) t Propionaldehyde I = 1.606log(D) + 0.5 (4.19) t n-Valeraldehyde I = 1.600log(D) + 0.5 (4.22) t i-Valeraldehyde I = 1.690log(D) + 0.5 (3.91)t * = , : material constant, Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013 한진석 ․ 박상진 으로 암모니아의 배출허용기준이 너무 엄격한 변화, 즉 물질농도변화에 대한 악취강도의 변 농도기준으로 설정되어 있는 것으로 판단된다. 화폭이 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한 카 이소발레르알데하이드와 이황화메틸의 경우도 르보닐화합물 중 준공업지역 각각 1.57, 1.8, 공업지역 각각 수 값이 1.241로 다른 카르보닐화합물에 비해 2.09, 2.34 로 기준농도가 약간 낮은 수준이며, 희석배수의 변화, 즉 물질농도변화에 대한 악 트리메틸의 경우는 준공업지역 2.95, 공업지역 취강도의 변화폭이 작음을 알 수 있었다. 3.99 로 기준농도가 높은 수준이다. 뷰티르알데하이드의 물질상 악취강도 변화에 따른 희석배수 변화를 살 펴보기 위하여 식(2)을 이용하여 식(6) ~ 식(7) 3.3 악취강도와 희석배수의 상관관계와 민감도 의 식을 나타내었다. 희석배수와 악취강도의 관계는 식(2)에서와 같이 악취강도와 희석배수의 log 값이 직선관 Ii - I1 = Ad log Di - Ad log Dj 계를 갖게 된다. 따라서 희석배수별로 악취강 = Ad log (Di / Dj) ······························ (6) 도의 실험결과를 이용하여 악취강도와 희석배 수에 log를 취한 값을 사용하여 관계식을 구할 ······························ (7) 수 있다. Table 3에 Han and Park(2010)에 의 한 개별물질별 악취강도와 희석배수의 상관관 식(6)과 식(7)에서 I는 악취강도, Ad는 지정 계식이 제시되어 있다. 상관관계식의 물질별 악취물질의 물질상수(기울기), Di는 악취강도 상수(기울기)값은 희석배수 증가에 대해 관능 Ii 일 때의 희석배수이다. 그리고 Ii - Ij = t 이 적으로 느끼는 냄새세기를 나타내는 악취강도 다. 식(7)에서 악취강도 변화에 따른 희석배수 의 증가율의 정도를 나타낸다. 기울기 값은 의 변화율은 개별물질별 특성값인 101/Ad 의 t 1.057 ~ 2.086의 분포를 보이고, 암모니아의 (악취강도 변화량) 승으로 나타난다. 식(7)으로 물질상수 값이 2.068, 스타일렌 1.817, 트리메 부터 악취강도 변화에 따른 희석배수의 변화 틸아민 1.762로 다른 물질 보다 희석배수의 정도는 Table 2와 Fig. 2에 나타내었다. 악취 Table 3. The correlation equations of the offensive substance concentration(C) with dilution factor(D) Material D i/D j (= (C i/C j) Correlation equation(Han and Park, 2012b) log C = A cd log D + F (1/Acd) ) C i/C j = 10 C i/C j = 30 C i/C j = 100 Hydrogen Sulfide logC = 1.2001 logD - 4.0085 6.81 17.0 46.4 Methyl Mercaptane logC = 1.0228 logD - 3.8133 9.50 27.8 90.2 Dimethyl Sulfide logC = 0.9873 logD - 3.2832 10.3 31.3 106 Dimethyl Disulfide logC = 1.0384 logD - 3.0332 9.18 26.5 84.3 Ammonia logC = 1.055 logD + 0.2055 8.87 25.1 78.7 Trimethyl Amine logC = 0.9691 logD - 3.5127 10.76 33.4 116 Styrene logC = 1.0182 logD - 1.395 9.60 28.2 92.1 Acetaldehyde logC = 0.9748 logD - 2.28 10.6 32.8 113 Butylaldehyde logC = 1.2012 logD - 3.3545 6.80 17.0 46.2 Propionaldehyde logC = 1.1311 logD - 2.5375 7.66 20.2 58.6 n-Valeraldehyde logC = 1.0198 logD - 2.9995 9.56 28.1 91.4 i-Valeraldehyde logC = 0.9023 logD - 3.0662 12.8 43.4 165 한국냄새환경학회지 제 12권 제 2호 2013년 6월 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 D i/ D j C i/ C j D i/ D j C i/ C j Fig. 1. Substance concentration with odor intensity. Fig. 2. Dilution factor with odor intensity. 강도의 변화를 위해서 이황화메틸과 황화수소 준이 너무 느슨한 희석배수로 설정되어 있는 등 기하급수적인 물질농도의 변화가 필요하며, 것으로 판단된다. 이황화메틸과 황화수소의 경 메틸멀캅탄의 경우는 12종의 지정악취물질 중 우는 준공업지역이 각각 1.74, 1.76, 공업지역 농도 증가에 따른 악취강도의 증가가 가장 큼 각각 1.88, 1.90 으로 희석배수가 낮고, 이황화 을 알 수 있다. 이메틸, 뷰틸알데하이드 등도 희석배수가 낮은 3.4 규제 희석배수와 추정 악취강도의 비교 검토 배출허용기준으로 희석배수 15와 20에 대하 여 악취강도의 관계식에 적용하여 산정한 악 배출허용기준을 기반으로 계산한 악취강도와 D i/ D j 취강도 결과는 Table 4에 나타난 바와 같다. 과거 악취강도기준 설정 근거치인 준공업지역 2.5, 공업지역 3 값과는 차이가 있음을 볼 수 있다. 12가지 물질 중 암모니아의 경우는 준공 업지역 2.95, 공업지역 3.21으로 2.5와 3에 비 해서 큰 값으로 암모니아의 경우 배출허용기 Fig. 3. Dilution factor with substance concentration. Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013 한진석 ․ 박상진 수준으로 전반적으로 희석배수의 배출허용기 아세트알데하이드, 이소발레르알데하이드 경 준이 엄격한 수준인 것으로 나타났다. 우는 희석배수가 약간 과대평가 되었을 가능 성을 시사하고 있다(Han and Park, 2012b). 프 3.5 지정악취물질농도와 희석배수 상관관계와 민감도 로피온알데하이드와 발레르알데하이드의 경우 물질농도와 희석배수의 관계는 식(3)에서와 12종 지정악취물질의 물질농도와 희석배수에 같이 물질농도의 log 값과 희석배수의 log 값 대한 관계식에서 물질별 상수(기울기)값이 이 이 직선관계를 갖게된다. 따라서 물질농도별로 소발레르알데하이드를 제외하고는 1.0 ± 0.31 공기희석관능법으로 측정한 희석배수의 실험 범위에 속하고 0.95 이상의 높은 결정계수를 결과를 이용하여 물질농도와 희석배수에 log 나타내 식(3)이 물질농도와 희석배수에 대한 를 취한 값을 사용하여 물질별 농도와 희석배 관계식으로 적정함을 보여주고 있다. 는 1.0 과 매우 유사한 값을 나타내고 있다. 수의 관계식을 구하였고 그 결과는 Table 3과 악취강도 변화에 따른 희석배수 변화를 살 같다(Han and Park, 2012b). Table 3에서 물질 펴보기 위하여 식(3)을 이용하여 식(8) ~ 식 별 상수(기울기) 값이 1.0보다 큰 부틸알데하 (10)의 식을 나타내었다. 이드, 프로피온알데하이드, 발레르알데하이드 의 경우는 물질농도에 대한 희석배수가 약간 log Ci - log Cj = Acd log Di - Acd log Dj · · · · · · · · · (8) 과소평가 되고, 1.0 보다 낮은 값으로 나타난 log Ci / Cj = Acd log Di / Dj · · · · · · · · · · · · · · · (9) Table 4. Calculated odor intensity(I) for the offensive substance concentration standards(C) using equation (1) Material Calulated Odor Intensity - 1 Cal-D 15 Ⅰ Cal-D 20 Stand1 Stand2 Ⅱ Calulated Odor Intensity - 2 Cal-1 Ⅲ Cal-2 Ratio Ⅳ Ⅲ Ⅳ Cal-1 /2.5 Cal-2 /3.0 Hydrogen Sulfide 1.76 1.90 0.020 0.060 2.57 2.99 1.03 1.00 Methyl Mercaptane 2.40 2.60 0.002 0.004 2.20 2.76 0.88 0.92 Dimethyl Sulfide 1.74 1.88 0.010 0.050 2.19 2.73 0.88 0.91 Dimethyl Disulfide 1.85 1.99 0.009 0.030 1.80 2.34 0.72 0.78 Ammonia 2.95 3.21 1.000 2.000 0.19 0.78 0.08 0.26 Trimethyl Amine 2.57 2.79 0.005 0.020 2.95 3.99 1.18 1.33 Styrene 2.64 2.86 0.400 0.800 2.52 2.99 1.01 1.00 Acetaldehyde 2.46 2.66 0.050 0.100 2.14 2.64 0.86 0.88 Butylaldehyde 1.96 2.11 0.029 0.100 2.37 3.05 0.95 1.02 Propionaldehyde 2.39 2.59 0.050 0.100 2.47 2.89 0.99 0.96 n-Valeraldehyde 2.39 2.58 0.009 0.020 2.46 2.90 0.99 0.97 i-Valeraldehyde 2.49 2.70 0.003 0.006 1.57 2.09 0.63 0.70 Average 2.3 2.49 2.12 2.68 Stand1 : offensive odor standard in the semi-industry area Stand2 : offensive odor standard in the industry area Ⅰ : calculated odor intensity for dilution factor standard(15) in Ⅱ : calculated odor intensity for dilution factor standard(20) in Ⅲ : calculated odor intensity for offensive odor standard in the Ⅳ : calculated odor intensity for offensive odor standard in the 한국냄새환경학회지 제 12권 제 2호 2013년 6월 the semi-industry area the industry area semi-industry area industry area 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2012b). 희석배수 15에 해당되는 추정 농도들 (10) 식(10)으로부터 물질농도 변화에 따른 희석 배수의 변화 정도는 Table 3과 Fig. 3에 나타 내었다. Table 3에는 물질농도가 10 배, 30 배, 100 배 증가에 따른 희석배수의 증가 정도를 산출하였으며, Fig. 3에서와 같이 물질농도 변 화에 따른 희석배수의 증가는 비교적 선형적 인 관계에 가깝게 나타나고 있다. 중에서는 메틸멜캅탄이 0.00245 ppm 으로 가 장 낮고 다음이 황화수소, 트리메틸아민순으로 각각 0.0025 ppm, 0.0042 ppm 이었다. 암모니 아는 약 28 ppm, 스타일렌이 0.63 ppm으로 높은 농도임을 알 수 있다. 희석배수를 기반으 로 계산한 농도와 현행기준농도와의 비율 중 에서는 암모니아의 현행기준치가 상대적으로 낮고, 황화수소와 뷰틸알데하이드, 디메틸설파 이드, 트리메틸아민의 경우는 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 희석배수 15와 20에 상응하 3.6 규제 희석배수와 지정악취물질 배출허용농도기준의 비교 검토 는 지정악취물질에 대한 현행기준치의 적정 개별물질별 관계식으로부터 희석배수 15와 20에 해당하는 개별물질별 물질농도의 계산 결과는 Table 5와 같으며, 희석배수를 기반으 로 계산한 농도와 현행기준농도와 차이 및 두 농도간의 비율 등을 나타냈다(Han and Park, 여부는 각 지정악취물질의 최소감지농도와의 비교를 통하여 검토가 일부 가능할 것으로 판 단된다. Han and Park(2012d)에의해 보고된 12 개의 지정악취물질의 최소감지농도와 희석배 수에 해당되는 추정치와 현행기준치와의 비율 Table 5. Comparison of concentration standards for odor dilution factor 15 and 20 using equation (3) Material C df=15 Ⅰ C df=20 Ⅱ Stand1 Stand2 Calulated Intensity C df=15/ Stand1 C df=20/ Stand2 Cal-1 Ⅲ Cal-2 Ⅳ Hydrogen Sulfide 0.003 0.004 0.02 0.06 0.13 0.06 2.57 2.99 Methyl Mercaptane 0.002 0.003 0.002 0.004 1.23 0.82 2.20 2.76 Dimethyl Sulfide 0.008 0.010 0.01 0.05 0.76 0.20 2.19 2.73 Dimethyl Disulfide 0.015 0.021 0.009 0.03 1.71 0.69 1.80 2.34 Ammonia 27.94 37.85 1 2 27.94 18.93 0.19 0.78 Trimethyl Amine 0.004 0.006 0.005 0.02 0.85 0.28 2.95 3.99 Styrene 0.634 0.850 0.4 0.8 1.59 1.06 2.52 2.99 Acetaldehyde 0.074 0.097 0.05 0.016 1.47 0.97 2.14 2.64 Butylaldehyde 0.011 0.016 0.029 0.1 0.39 0.16 2.37 3.05 Propionaldehyde 0.062 0.086 0.05 0.1 1.24 0.86 2.43 2.87 n-Valeraldehyde 0.016 0.021 0.009 0.02 1.76 1.06 2.46 2.90 i-Valeraldehyde 0.010 0.013 0.003 0.006 3.30 2.14 1.57 2.09 2.1 2.7 Average Stand1 : offensive odor standard in the semi-industry area Stand2 : offensive odor standard in the industry area Ⅰ : substance concentration calculated for odor dilution factor 15 Ⅱ : substance concentration calculated for odor dilution factor 20 Ⅲ : calculated odor intensity for C df=15 Ⅳ : calculated odor intensity for C df=20 Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013 한진석 ․ 박상진 을 검토를 통하여 최소감지농도보다 낮은 농 배출허용농도기준의 도출 도로 설정된 암모니아의 현행기준치는 너무 현행 지정악취물질에 대한 농도 기준치와 강화된 낮은 농도이며, 최소감지농도에 비율이 희석배수의 기준치는 악취문제에 대하여 우리 큰 것으로 보이는 황화수소와 뷰틸알데하이드, 나라와 비교적 유사한 접근방법과 관리제도를 트리메틸아민의 경우는 기준치가 약간 높게 갖고 있는 일본의 자료를 근거로 하여 도출된 설정된 것으로 유추하고 있다. 이에 반하여 관 자료이다(KSORE, 2006). 일본의 경우는 우리 계식으로부터 계산된 각 지정악취물질의 농도 나라의 희석배수가 갖는 의미와 산출방법이 는 비교적 적정 수준인 것으로 판단하고 있다. Park et al.(2009a, 2010)이 기술한 바와 같이 또한 희석배수를 기반으로 계산한 물질농도로 약간의 차이가 있으며, 민족별 관능특성이 다 부터 농도와 강도간의 관계식을 이용하여 악 를 수 있기 때문에 우리나라의 실험결과로부 취강도를 유추한 결과도 Table 5에 제시되고 터 산정된 결과와 차이가 나타나는 것으로 추 있다. 악취강도의 기준치인 2.5와 3.0와 가장 정된다. 앞에서 악취강도와 희석배수, 물질농 큰 차이를 나타내는 물질은 암모니아이며, 다 도간의 관계식으로부터 현행 기준치의 적정성 음은 이소발레르알데하이드와 디메틸디설파이 과 기준치들 간의 상호 일치성의 검토과정에 드 순으로 나타났다. 서 지적된 현행 기준치의 모순과 오류를 개선 하기 위하여 악취강도 2.5와 3.0을 기준 근거 3.7 개선된 규제 희석배수와 지정악취물질 로 선정하고, 관계식들로부터 희석배수와 물질 Table 6. Calculated odor intensity(I) for proposed substance standards(C) using equation (1) Calulated Dilution Ⅰ Factor-1 Material Calulated Ⅱ Concentration Proposed Substance Standard Calulated Dilution Ⅲ Factor-2 Calulated Calulated Ⅳ Ⅴ Intensity-1 Intensity-2 I=2.5 I=3.0 I=2.5 I=3.0 I=2.5 I=3.0 I=2.5 I=3.0 I=2.5 I=3.0 I=2.5 I=3.0 Hydrogen Sulfide 72.8 212 0.0166 0.0613 0.015 0.06 66.1 210 2.5 3.0 2.5 3.0 Methyl Mercaptane 17.3 35.3 0.0029 0.0054 0.003 0.005 18.3 30.1 2.5 2.9 2.5 2.9 Dimethyl Sulfide 78.0 231 0.0252 0.1112 0.025 0.1 50.4 205 2.3 2.9 2.5 3.0 Dimethyl Disulfide 56.0 153 0.0434 0.1346 0.043 0.13 40.3 117 2.3 2.9 2.5 3.0 Ammonia 9.09 15.8 15.5 28.1 15 28 8.3 15.0 2.4 3.0 2.5 3.0 Trimethyl Amine 13.6 26.2 0.0027 0.0053 0.003 0.005 10.5 17.8 2.3 2.7 2.6 3.0 Styrene 12.6 23.8 0.3896 0.8153 0.4 0.8 9.5 18.8 2.3 2.8 2.5 3.0 Acetaldehyde 15.9 31.8 0.0826 0.1662 0.08 0.16 16.4 33.3 2.5 3.0 2.5 3.0 Butylaldehyde 40.9 103 0.0370 0.0909 0.04 0.09 42.5 83.6 2.5 2.9 2.5 3.0 Propionaldehyde 17.6 36.0 0.0555 0.1235 0.06 0.12 14.6 26.9 2.4 2.8 2.5 3.0 n-Valeraldehyde 17.8 36.5 0.0096 0.0240 0.01 0.024 9.6 22.5 2.1 2.7 2.5 3.0 i-Valeraldehyde 15.3 30.2 0.0104 0.0203 0.01 0.02 15.2 32.8 2.5 3.1 2.5 3.0 Average 23.4 51.4 19.5 43.2 2.4 2.9 2.5 3.0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ : : : : : calculated calculated calculated calculated calculated dilution factor for odor intensity substance concentration for odor intensity dilution factor for proposed substance standard odor intensity for calculated dilution factor-2 odor intensity for proposed substance standard 한국냄새환경학회지 제 12권 제 2호 2013년 6월 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 농도 기준치를 일차적으로 산출하였으며, 그 석배수의 평균적인 의미로 간주하여 준공업지 결과는 Table 6 에 제시되었다. Table 6에서 역과 공업지역의 기준치는 각각 25, 50 이 적 악취강도의 기본 기준치인 2.5와 3.0에 해당하 정한 것으로 사료된다. 또한 악취강도와 희석 는 희석배수 값을 Table 2의 관계식을 이용하 배수, 물질농도간의 연계성을 고려할 때, 제안 여 산출하여 제시하였다. 물질별 희석배수값의 된 물질농도에 대한 기준값이 현행 기준값에 범위가 넓게 나타났다. 악취강도 2.5에 대해서 비하여 적정성을 확보하고 있는 것으로 판단 는 약 9 - 78, 악취강도 3.0에 대해서는 약 16 된다. 그러나 본 연구결과는 총 12개 지정악취 - 230 범위로 나타났으며 평균치는 각각 약 물질 개별물질에 대한 희석배수와 농도, 악취 23과 51로 나타났다. 악취강도의 기본 기준치 강도간의 관계식으로부터 산출한 결과이며, 실 에 해당하는 물질농도는 Table 1의 관계식으 제로 악취물질들이 혼재한 복합악취의 경우는 로부터 산출하였으며, Table 5에 제시된 현행 온 습도 등의 기상요소에 의한 영향과 물질 물질농도 기준과는 차이를 나타내고 있다. 12 별 결합 중화 상승 상쇄효과 등에 의한 영 종중 암모니아는 큰 차이를 보이고 현행 기준 향 때문에 개별물질에 대한 희석배수와 농도, 에 비하여 디메틸디설파이드, 디메틸설파이드, 악취강도간의 관계는 다른 양상을 보일 수 있 아세트알데하이드, 메틸멀캡탄 등도 높은 농도 다. 특히 희석배수와 관련해서는 복합악취에 대 로 산출되었으며, 트리메틸아민의 경우만 낮은 한 강도 변화 양상에 대한 추가적인 시험과 검 농도로 산출되었다. 앞에서 논의된 적정성 검 토가 필요할 것이다. 그러나 우선적으로 우리나 토 결과와 기준 악취강도로 계산된 물질농도 라 후각특성 시험 결과자료와 강도와 희석배수, 등을 고려하여 새로이 제안하고자 하는 물질 물질농도간의 상호 연계성을 바탕으로 준공업 농도 기준을 Table 6 에 제시하였다. 현행 기 지역과 공업지역을 대상으로 배출허용기준으로 준치에 비하여 암모니아가 15 ppm 과 28 ppm 규제하고 있는 공기희석관능법에 의한 희석배 으로 약 15 배 높은 값이 제안되었으며, 디메 수, 25와 50과 12개 지정악취물질에 대한 물질 틸설파이드, 디메틸디설파이드, 이소발레르알 농도기준의 개선(안)을 제안하고자 한다. 데하이드도 현행에 비해 높은 농도들이 제안 되었다. 트리메틸아민의 경우는 다른 물질들과 4. 결론 달리 보다 강화된 낮은 농도가 제안되었다. 제 안된 기준치들의 적정성을 검토하기위해서 물 본 연구에서는 한국인의 후각을 이용하여 질농도와 희석배수의 관계식을 이용한 희석배 12종 지정악취물질에 대하여 측정한 악취강도 수 분포 검토와 이들 값으로부터 다시 악취강 와 개별 물질별 농도, 희석배수간의 상관관계 도의 산출한 결과의 평균은 준공업지역과 공 특성을 살펴보고 배출허용기준으로 설정된 물 업지역에 대한 각각의 평균치 2.4, 2.9로 나타 질농도의 적정성을 종합적으로 검토하여 악취 났다. 또한 물질농도와 악취강도 관계식으로부 강도와 희석배수, 물질농도간 특성을 기반으로 터 제안된 물질 기준농도에 대한 악취강도는 새로운 희석배수와 물질농도의 기준치를 제시 Table 6 에서와 같이 거의 모든 물질이 2.5와 하고자 하였다. 3.0의 악취강도를 갖는 것으로 나타났다. 희석 악취강도 변화에 따른 물질농도와 희석배수 배수의 경우는 개별물질별로 악취강도와 희석 의 변화는 지수형태를 갖는 것으로 나타났다. 배수간의 관계가 상이하기 때문에 물질별 차 그리고 물질농도 변화에 따른 희석배수의 증 이를 고려치 못하는 제한점을 갖고 있다. 복합 가는 비교적 선형적인 관계에 가깝게 나타났 악취의 희석배수를 개별적인 지정악취물질 희 다. 상관관계식을 이용하여 악취강도의 기본 Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013 한진석 ․ 박상진 기준치인 2.5와 3.0에 해당하는 물질농도를 산 출하였으며, 현행 물질농도 기준과는 일부 상 이하게 나타났다. 12종중 암모니아는 특히 큰 차이를 보이고 현행 기준에 비하여 디메틸디 설파이드, 디메틸설파이드, 아세트알데하이드, 메틸멀캡탄 등이 높은 농도로 산출되었으며, 트리메틸아민의 경우만 낮은 농도로 산출되었 다. 적정성 검토 결과와 기준 악취강도로 계산 된 물질농도 등을 고려하여 새로운 물질농도 기준치를 제안하였다. 현행 기준치에 비하여 암모니아가 15 ppm 과 28 ppm으로 약 15 배 높은 값이 제안되었으며, 디메틸설파이드, 디 메틸디설파이드, 이소발레르알데하이드도 현 행에 비해 높은 농도들이 제안되었다. 트리메 틸아민의 경우는 다른 물질들과 달리 보다 강 화된 낮은 농도가 제안되었다. 복합악취의 희석배수를 개별적인 지정악취 물질 희석배수의 평균적인 의미로 간주하여 준공업지역과 공업지역의 기준치는 각각 25, 50 이 적정한 것으로 판단되었으며, 악취강도 와 희석배수, 물질농도간의 연계성을 고려할 때, 제안된 물질농도에 대한 기준값이 현행 기 준값에 비하여 적정성을 확보하고 있는 것으 로 사료된다. REFERENCES ASTM International. D1391-78, 1978. Standard Method for Measurement of Odor in Atmospheres (Dilution Method), Philadelphia, PA. ASTM International. E253-05, 2005. Standard Terminology Relating Sensory Evaluation of Material and Products, Philadelpia, PA, USA. Choi S. D., Kim J. H., Chang Y. S., Park J. B., Lee S. H., Yoon H. Y., 2005. Assessment of Odor Dispersion in the Steel Complex with Meteorological Data, KoreannJournal of Odor Research and Engineering4(2), 95-103. Han, J. S., Park, S. J., 2010. A study of the correlation between the odor intensity and dilution factor of NH3, TMA and styrene. Korean Journal of Odor 한국냄새환경학회지 제 12권 제 2호 2013년 6월 Research and Engineering9(4), 196-202. Han, J. S., Park, S. J., 2012a. A study of the correlation between the concentration and dilution factor of sulfur compounds, NH3, and TMA. Korean Journal of Odor Research and Engineering11(2), 87-93. Han, J. S., Park, S. J., 2012b. A study of the correlation between the concentration and dilution factor of aldehyde compounds and styrene. Korean Journal of Odor Research and Engineering11(3), 126-133. Han, J. S., Park, S. J., 2012c. A study of the correlation between odor intensity and the concentration of sulfur compounds, NH 3 and TMA. Korean Journal of Odor Research and Engineering11(4), 167-173. Han, J. S., Park, S. J., 2013. A study on the correlation between odor intensity and the concentration of aldehyde compounds and styrene. Journal of Korean society Odor Research and Engineering12(1), 8-16. Han, J. S, Lim, Y. J. Park, S. J., 2012d. A study on the calculation methods of odor threshold value of the specified offensive odor substances. Korean Journal of Odor Research and Engineering11(1), 24-33. Japan Ministry of the Environment(JMOE), 1989. Triangular Odor Bag Method manual. Kim, K. H., Ahn, J. W., Hong, O., F., 2010. Examination of individual and Mixed Odorant Concentration and Thier Relationship with Odor Intensity. Korean Journal of Odor Research and Engineering9(2), 72-79. Korean Society of Odor Research and Engineering (KSORE), 2005. The First Training Cource of Odor Measurement and Analysis. Korean Society of Odor Research and Engineering (KSORE), 2006a. A study on the measurement of odor threshold value and odor characteristics, National Insitute of Environmental Research. Korean Society of Odor Research and Engineering (KSORE), 2006b. A study and development of the standard methods for the specified offensive View publication stats 지정악취물질 배출허용농도기준의 적정성 검토와 개선안 연구 odor substances, National Insitute of Environmental Research. Air Quality Bureau of the Iowa Department of Natural Resources(AQBIDNR),. 2005. A review of the science and technology of odor measurement, St. Croix Sensory Inc.. Ministry of Environment(MOE), 1998. A Study of Odor Management. Ministry of Environment(MOE), 2004. The Offensive Odor Control Law. Ministry of Environment(MOE), 2005. Odor Standard Method. Nagata, Y., 2003. Measurement of Odor Threshold by triangle Odor Bag Method-Odor Measurement Review-, Ministry of Environment, Japan. Park, S. J., Han, J. S., 2009b. Research on Setting Objective Standards for Odor Intensity. Korean Journal of Odor Research and Engineering8(3), 155-158. Park, S. J., Lim, Y. J., Choi, J. S., Kim, M. G., Lee, H. S., Kang, I. S., Han, J. S., 2009c. Assessment on the Replacement of Trimethylamine Among the Reagents for Odor Panel Screening. Korean Journal of Odor Research and Engineering8(3), 151-154. Park, S. J., Lim, Y. J., Han, J. S., 2010. A study of the correlation between the odor intensity and dilution factor of Carbonyl compounds. Korean Journal of Odor Research and Engineering9(3), 157-163. Park, S. J., Lim, Y. J., Lee, M. D., Han, J. S., 2009a. A study of the correlation between the odor intensity and dilution factor of Sulfur compounds. Korean Journal of Odor Research and Engineering8(4), 209-214. Seo S. G., Jung K. H., Jeon J. M., 2003. Characteristics of Sulfur Copounds in Yeosu Industrial Complex. Korean Journal of Odor Research and Engineering2(2), 109-116. Yang, S. B., 2002. The Offensive Odor Regulation in Korea. Korean Journal of Odor Research and Engineering1(1), 6-15. Journal of Korean Society of Odor Research and Engineering Vol.12 No.2 June 2013